Conforme abordado brevemente no artigo sobre o Case de Sucesso da Análise de Conjunto de Tração Ferroviário, a Indústria 4.0 trouxe de forma inerente diversas inovações para a indústria de forma geral e uma dessas novidades foram as simulações digitais..

O objetivo do presente artigo é mostrar como essas técnicas computacionais mudaram o rumo das empresas que lidam com engenharia.

A demanda crescente para a redução de custos e otimização de ativos, materiais e processos industriais, incentiva diariamente os engenheiros de todo o mundo a analisarem todas as etapas da cadeia produtiva, desde os passos iniciais do projeto conceitual, até a entrega do produto.

Hoje, as técnicas e ferramentas para realizar esses estudos com intuito de melhorar os processos já podem ser classificadas como maduras e poderosas e atendem variados mercados, como: aeroespacial, automotivo, construção civil, mineração, etc..

Além disso, os computadores modernos estão cada vez mais capazes de atender as necessidades desses engenheiros para auxiliá-los a desenvolver essas atividades. [1]

Afinal, como as técnicas computacionais mudaram a indústria?

Existem diversos aspectos para serem analisados ao tentar responder essa pergunta, portanto, para o presente texto, serão abordados dois desses tópicos: o CAD e o MEF.

As técnicas computacionais revolucionaram praticamente todas as atividades numéricas e operacionais da engenharia.
Desde a maior facilidade do desenvolvimento de um projeto com auxílio de um software específico de desenho assistido por computador, ou Computer Aided Design (CAD), ou até mesmo para as tarefas que possuem alto nível de complexidade, como cálculos estruturais.

Desenhos assistidos por computador

As técnicas computacionais relativas a desenhos assistidos por computador representam uma verdadeira revolução frente aos antigos desenhos elaborados à mão. Os ganhos de produtividade são enormes, pois diferente de desenhos elaborados manualmente em duas dimensões, em um ambiente CAD é possível desenvolver projetos em modelos tridimensionais, facilmente editáveis.

Esses softwares otimizam as tarefas, fazendo com que os incubidos de realizá-las, consigam agir com maior agilidade e precisão. Essa precisão está diretamente relacionada à redução de erros e consequente aumento da confiabilidade de execução de um projeto.

O ambiente virtual CAD, favorece a visualização e entendimento do projeto, pontos que, além de proporcionar maior velocidade nas interpretações, diminuem as chances de erros na concepção do objeto a ser construído.

Além disso, uma das boas práticas da engenharia é a revisão de um trabalho por um profissional diferente do que executou a atividade. Nesses casos, é normal existirem indicações de pontos para alterações e correções, que são atendidos de forma muito mais simples e rápida quando o desenho ou projeto foi executado com CAD.

Métodos numéricos

Métodos numéricos são ferramentas poderosas para resolução de problemas complexos de engenharia, porém, em muitas situações, exigem resoluções de cálculos demasiadamente extensos, o que torna a resolução manual inviável.

Nesse sentido, para cálculos estruturais, método dos elementos finitos (MEF) pode ser de grande valia. Em suma, com o auxílio de um software específico, a estrutura a ser analisada é discretizada em pequenos elementos, com as mesmas características do corpo original, que podem ser mais facilmente descritas por equações diferenciais e resolvidas pelo modelo matemático gerado.

Por meio da divisão de um problema complexo em problemas menores que interagem entre si, o MEF torna possível a avaliação de geometrias irregulares, grandes deslocamentos e deformações.

A técnica permite o cálculo e aplicação de carregamentos e condições de contorno complexas e assim, torna-se executável a realização de análises estática, dinâmica, determinística e estocástica de um problema com simulações computacionais.
Essas e outras vantagens do FEM estão expostas na Figura 2.

Leia mais sobre o método dos elementos finitos também no artigo: Compreendendo o Método dos Elementos Finitos (MEF).

Além do MEF, existem outros métodos numéricos que também mudaram o contexto da engenharia durante a quarta revolução industrial. Entre esses, estão o DEM e o CFD, metodologias que já foram amplamente abordadas e discutidas no Blog da Kot. Leia mais sobre esses temas nos textos:

• Método dos Elementos Discretos: o que é?
• Fluidodinâmica Computacional: a física e a matemática envolvidas nas análises de CFD

Conclusão

A Indústria 4.0, apesar de ainda estar em desenvolvimento e em processo de aplicação, já revolucionou muito as atividades industriais por meio de técnicas computacionais. Dentre essas evoluções, destaca-se especialmente as proporcionadas pelos métodos CAD e MEF, temas de alta recorrência no Blog da Kot.

As metodologias de utilização do CAD e MEF fazem parte do legado que o professor Ihor Kotchergenko, fundador da Kot, deixou para a empresa e implementou no Instituto Militar de Engenharia (IME). 

A empresa dá sequência nas lições ensinadas pelo professor e é capaz de o auxiliar em suas necessidades, avaliando contexto e propondo soluções. Consulte a equipe de especialistas da Kot para mais informações!

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Referências:

[1] RAO, Singiresu S. Engineering optimization: theory and practice. John Wiley & Sons, 2019.
[2] Acervo Kot